专题5生态工程（PPT课件）.ppt

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1、5.1 生生态工程的基本原理态工程的基本原理1.知识方面知识方面简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。2.情感态度与价值观方面情感态度与价值观方面关注生态工程建设。初步形成物质循环利用、关注生态工程建设。初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。树立可持续发展的观念。3.能力方面能力方面尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。决对

2、策。P105生态学、工程学、系统学、经济学生态学、工程学、系统学、经济学系统设计、调控和技术组装系统设计、调控和技术组装促进人类社会和自然环境的和谐发展促进人类社会和自然环境的和谐发展人类应用人类应用生态学、工程学、系统学、经济生态学、工程学、系统学、经济学等学科学等学科的基本原理和方法，通过的基本原理和方法，通过系统设计、系统设计、调控和技术组装调控和技术组装，对已破坏的生态环境进行修，对已破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而而促进人类社会和自然环

3、境和谐发展促进人类社会和自然环境和谐发展。一一、生态工程建设的目、生态工程建设的目的的 P107遵遵循自然循自然界界 的的规规律，充分发挥资律，充分发挥资源的生产潜力，防源的生产潜力，防止止 ，达达到到 效效益益和和 效效益的同步发展。益的同步发展。二、生态工程的特点二、生态工程的特点1. 少少 ；2. 多多 ；3. 可可 。思考：思考：导致导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？年长江洪水泛滥的主要原因是什么？根本原因：根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中

4、游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。剧减少。直接原因：直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。解决措施解决措施有：我国政府提出的有：我国政府提出的“积极营造长江中上游积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖退耕还湖”和和改革不合理耕作方式等。在进行生态工程

5、建设时，要改革不合理耕作方式等。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村的能源来源问题以及如何提高农考虑到怎样解决农村的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。民的经济收入。讨论：讨论：何谓何谓“石油农业石油农业”？“石油农业石油农业”的生产模式应的生产模式应当怎样改进？当怎样改进？“石油农业石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也

6、高，对粮食安全保障和提高人民生活水平其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。“石油农业石油农业”的生产模式在不同的国家有不同的改进措的生产模式在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体

7、措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。续发展。分析：分析：如何理解如何理解“污染物是放错地方的资源污染物是放错地方的资

8、源”？对环境造成危害的污染物，采用一定的措施对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。说污染物是放错了地方没有被利用的资源。 生态工程与传统农业的比较生态工程与传统农业的比较生态工程生态工程传统农业传统农业基本原理基本原理生态学、

9、工程学生态学、工程学 工程学工程学调节机制调节机制人为辅助下的自人为辅助下的自我调节我调节人为调控人为调控与环境的关系与环境的关系 协调协调破坏破坏主要能源主要能源太阳能太阳能化石能化石能生物多样性生物多样性保护保护减少减少模式：实现原料模式：实现原料产品产品原料原料产品产品的生产体系，实现废弃物的资源化。的生产体系，实现废弃物的资源化。1.1.下列观点不符合生态农业设计思路的是下列观点不符合生态农业设计思路的是A A循环利用农业有机废弃物循环利用农业有机废弃物 B B调整产业结构，开展多种经营调整产业结构，开展多种经营C C保持生态系统内的生态平衡保持生态系统内的生态平衡 D D以高能耗获得

10、农业的高产量以高能耗获得农业的高产量2.(2.(多选）下列关于生态工程的叙述中，正确的是多选）下列关于生态工程的叙述中，正确的是A A生态工程是无消耗、多效益的工程生态工程是无消耗、多效益的工程 B B生态工程追求经济和生态的双赢生态工程追求经济和生态的双赢 C C应用物种多样性原理和物质循环再生原理应用物种多样性原理和物质循环再生原理 D D生态工程是生态学和工程学的结合生态工程是生态学和工程学的结合D BCD 原理原理理论基础理论基础意义意义实例实例物质循环物质循环再生原理再生原理可避免环境污可避免环境污染及其对系统染及其对系统稳定和发展的稳定和发展的影响影响无废弃物农业无废弃物农业生物多

11、样生物多样性原理性原理生物多样性程生物多样性程度可提高系统度可提高系统的抵抗力稳定的抵抗力稳定性性, ,提高系统提高系统的生产力的生产力“三北三北”防护林防护林建设中的问题建设中的问题, ,珊瑚礁生态系统珊瑚礁生态系统的生物多样性的的生物多样性的问题问题协调协调与平与平衡原衡原理理生物数量不超生物数量不超过环境承载力过环境承载力, ,可避免系统的可避免系统的失衡和破坏失衡和破坏太湖富营养化太湖富营养化问题、过度放问题、过度放牧等牧等整体整体性原性原理理社会、经济、自然社会、经济、自然构成复合系统构成复合系统统一协调各种统一协调各种关系关系, ,保障系保障系统的平衡与稳统的平衡与稳定定林业建设中

12、自林业建设中自然系统与社会、然系统与社会、经济系统的关经济系统的关系问题系问题系统系统学和学和工程工程学原学原理理系统的结构决定功系统的结构决定功能原理：分布式优能原理：分布式优于集中式和环式于集中式和环式改善和优化系改善和优化系统的结构以改统的结构以改善功能善功能桑基鱼塘桑基鱼塘系统整体性原理：系统整体性原理：整体大于部分整体大于部分保持系统很高保持系统很高的生产力的生产力珊瑚礁珊瑚礁、藻类和藻类和珊瑚虫的关系珊瑚虫的关系【特别提醒特别提醒】建立不同的生态工程时要依据建立不同的生态工程时要依据不同的原理，因地制宜，不能相互照搬。不同的原理，因地制宜，不能相互照搬。【案案例例】南京古泉生态农场

13、是生态农业的典范。该南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点，完成下列问题：良性发展。请就此生态农场的特点，完成下列问题：(1)(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的_、_和和_原原理。理。(2)(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的

14、制作如该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图所示图所示：在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。如果将如果将“无机物无机物农田农田”这一环节去掉，对生这一环节去掉，对生态农业系统有何影响态农业系统有何影响？( (3)3)在该生态农场中存在如下图所示的物质循环过程，在该生态农场中存在如下图所示的物质循环过程，据图分析不符合生态工程原理的叙述是据图分析不符合生态工程原理的叙述是_。A A物质经过多级利用，实现了良性循环物质经过多级利用，实现了良性循环B B每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益C C

15、由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低率降低D D由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染【即时巩即时巩固固】某校研究性学习小组同学前往市郊某校研究性学习小组同学前往市郊调查农业生态系统，经过交流和修改后绘制出下图，请调查农业生态系统，经过交流和修改后绘制出下图，请据图回答有关问题：据图回答有关问题：(1)(1)你认为该生态系统是否达到良性循环？并请说明你认为该生态系统是否达到良性循环？并请说明理由理由。_。(2)(2)该生态系统内能量和物质多级利用的实现，是根该生态系统内能量和物质多级利用的实现，

16、是根据生态系统的据生态系统的_原原理设计的。理设计的。是，因为在该生态系统中，物质和能量得是，因为在该生态系统中，物质和能量得到了充分利用到了充分利用物质循环再生物质循环再生(3)(3)沼气池中存在的生物在其细胞中都存在的细胞器沼气池中存在的生物在其细胞中都存在的细胞器有有_。(4)(4)如果要提高农业生态系统的抵抗力稳定性，设计如果要提高农业生态系统的抵抗力稳定性，设计该农业生态系统的结构时，可根据生态系统中生物该农业生态系统的结构时，可根据生态系统中生物种群间的种群间的_原理原理，科学增加农田，科学增加农田中的中的_。(5)(5)请你评价以上农业生态系统方案的优点。请你评价以上农业生态系统

17、方案的优点。【解析解析】 评价一个生态系统可从以下几个方面进行：评价一个生态系统可从以下几个方面进行：食物链设置是否合理，生态系统的各种成分能否充分食物链设置是否合理，生态系统的各种成分能否充分利用；物质、能量的多级利用；减少农药化肥使用利用；物质、能量的多级利用；减少农药化肥使用量，减少环境污染；最大限度地使能量流向对人类最量，减少环境污染；最大限度地使能量流向对人类最有益的部分。有益的部分。核糖体核糖体相互制约和相互依存相互制约和相互依存生物种类生物种类参考答案：科学地利用了生态系统的各种成分；参考答案：科学地利用了生态系统的各种成分；能量最大限度地得到了利用，使能量朝向有利能量最大限度地

18、得到了利用，使能量朝向有利于人类的方向流动；减少化肥使用于人类的方向流动；减少化肥使用, ,从而减少环从而减少环境污染；实现废弃物资源化利用。境污染；实现废弃物资源化利用。5.2 生生态工程态工程的实例和发展前景的实例和发展前景1、知识方面、知识方面 (1)举例说出生态工程的实例，说出这些实例所举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运运 用的主要生态工程原理。用的主要生态工程原理。 (2)评述生态工程发展前景，说出生态工程的局评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。限性，举例说出我国生态工程的特点。2、情感态度与价值观方面、情感态度与价值观方面 重视理论联系实际

19、。重视理论联系实际。3、能力方面、能力方面 分析并评价生态工程的实例，运用生态工程分析并评价生态工程的实例，运用生态工程 原理尝试设计简单的生态工程。原理尝试设计简单的生态工程。 一、生一、生态工程的实例分析态工程的实例分析类型类型主要原理主要原理注意问题注意问题农村综农村综合发展合发展型生态型生态工程工程物质循环再生原理物质循环再生原理、整体性原理整体性原理、物种多样性原理物种多样性原理核心：沼气工程核心：沼气工程优点：农林牧副渔全面发展；优点：农林牧副渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染开发可更新资源，减少环境污染小流域小流域综合治综合治理生态理生态工程工程整体性原理、整体性原理、协调

20、与平衡原理协调与平衡原理“综合综合”表现在同时考虑到生态表现在同时考虑到生态效益和经济效益效益和经济效益不同气候带、不同自然条件和不不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色模式应各具特色大区域大区域生态系生态系统恢复统恢复工程工程物种多样性原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、协调与平衡原理、整体性原理整体性原理防护林工程建设中应注意的问题防护林工程建设中应注意的问题考虑树种生态适应性问题，种植考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种适宜品种考虑树种多样性，保证考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性防护林体系稳定性不同地区应根不同地区应根

21、据当地情况采取不同策略据当地情况采取不同策略类型类型主要原理主要原理注意问题注意问题湿地生态湿地生态恢复工程恢复工程协调与平衡原理、协调与平衡原理、整体性原理整体性原理主要措施：退耕还湖主要措施：退耕还湖主要困难：解决迁出湖区主要困难：解决迁出湖区居民的生活和就业问题居民的生活和就业问题矿区废弃矿区废弃地的生态地的生态恢复工程恢复工程系统学和工程学系统学和工程学原理原理种植耐旱的灌木、草和树种植耐旱的灌木、草和树合理确定载牧量合理确定载牧量改良表土改良表土城市环境城市环境生态工程生态工程协调与平衡原理、协调与平衡原理、整体性原理等整体性原理等大气污染解决措施：禁止大气污染解决措施：禁止使用有铅

22、汽油使用有铅汽油水污染：减少或禁止污水水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化排放，进行污水净化【特别提醒特别提醒】生态恢复力有限，不能认为有生态恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以先污染破坏然后再治理。了生态工程，就可以先污染破坏然后再治理。【案案例例1 1】如图为窦店村综合发展生态工程如图为窦店村综合发展生态工程示意图。请据图回答示意图。请据图回答：(3)(3)若下图是某科研工作者为该村设计的垃若下图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回答问题：答问题：(1)(1)这一生态工程的结构和功能有哪些特点？这一生态工程的结

23、构和功能有哪些特点？(2)(2)蓝绿萍的代谢类型是蓝绿萍的代谢类型是_，在生，在生态系统中的地位是态系统中的地位是_。自养需氧型自养需氧型 以沼气工程为中心，农林牧副渔各业全面发以沼气工程为中心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展，展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。生产者生产者此方案中过程需每一位居民的参与，参与的行动方式是_。过程利用的生物属于生态系统的何种成分？_。从对资源的充分利用角度看，途径比途径突出的优点是什么？将生活垃圾分类处理将生活垃圾分类处理分解者分解者 除利用了有

24、机垃圾中的能量外，除利用了有机垃圾中的能量外，还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的物质，并且减少了因燃烧带来的污染。物质，并且减少了因燃烧带来的污染。二、二、生态工程发展的前景生态工程发展的前景1 1 设计目的：设计目的： 制造一个人工模拟的生命支持系统，以验证制造一个人工模拟的生命支持系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。仅仅依靠太阳能，能否维持生存。 2 2 失败原因：失败原因： 主要是温度失调，以及主要是温度失调，以及“大气和海洋大气和海洋”比例比例与地球相差甚远，

25、土壤呼吸释放的与地球相差甚远，土壤呼吸释放的 CO CO 2 2超过了植超过了植物和海洋的固定能力，导致空气中物和海洋的固定能力，导致空气中 COCO2 2的含量猛的含量猛增；增； O O 2 2量减少，不足以维持人及动物的生存。量减少，不足以维持人及动物的生存。3 启示启示 使人使人们们认识到与自然和谐共处的重要认识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识，性，深化了我们对自然规律的认识，即自然界给人类提供的生命支持服务即自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。迄今为止，尽管科学技是无价之宝。迄今为止，尽管科学技术已经如此发达了，但是人类仍然没术已经如此发达了，但是人类仍然没有

26、能力去完全模拟出自然生态系统。有能力去完全模拟出自然生态系统。（二）我国生态工程发展前景的分析与展望（二）我国生态工程发展前景的分析与展望2 2 存在问题存在问题 ( 1 ( 1 ）难以设计出标准化、易操作的生态工程）难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。样板。 ( 2 ( 2 ）设计缺乏高科技含量，生态系统的调控）设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。导等。1 1 我国生态工程特点：我国生态工程特点：重视对生态环境的保重视对生态环境的保护，注重与经济、社会效益的结合。护，注重与经济、社会效益的结合。 【即时巩

27、固】“十一五”期间农业部计划在全国建设10 000个资源良性循环的生态新村。农村沼气的综合利用将是其中重点发展的内容，沼气综合利用指人畜粪便经沼气池发酵后，所产生的沼气、沼液、沼渣作为下一级生产活动的原料、肥料、饲料、添加剂和能源等，进行再利用。以下是一组沼气生态农业的问题。(1)沼气是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃性气体，其主要成分是甲烷。有机物变成沼气的过程主要分为两道工序：首先是分解细菌将粪便、秸秆中的复杂有机物分解成简单有机物和CO2，再在甲烷菌的作用下将CO2还原成甲烷，甲烷菌也从中获得能量而生长。由此可见，分解细菌和甲烷菌的同化作用类型分别为_和_；甲烷菌

28、在生态系统中的成分属于_。(2)沼气发酵菌种在860 都能发酵产气，并且温度越高，发酵越活跃。这是因为_。(3)甲烷菌主要以_方式进行繁殖。其变异的主要来源是_，控制甲烷菌主要遗传性状的基因位于_，其性状遗传是否遵循孟德尔的遗传规律？_，原因是_。(4)下图是某地农民以沼气为纽带建立的农业生态系统。该生态工程主要运用了哪些基本原理？_。通过实践证明，这种生态系统较为理想，不仅有很好的生态效益，而且也为农民增加了经济效益，其原因是充分利用了_中的能量。建立这种生态系统的目的就是为了_。动物粪便中的臭味主要来自氨，在沼气池中经_的作用，可以形成_被植物吸收利用。【解析解析】本题以农村综合发展型生态

29、工程为背景，考查生物代谢类型、遗传变异，建立生态农业的主要原理等相关知识及获取信息能力。解题时应仔细从题干中获取信息，联系每小题涉及的相关知识，归纳答案。(1)沼气池中的分解细菌可将粪便、秸秆中的复杂有机物分解为简单有机物和CO2，因此分解细菌的同化作用类型为异养型；而甲烷菌将CO2还原成甲烷，并从中获得能量而生长，所以甲烷菌应是自养型生物。(2)微生物发酵过程必须有酶的催化，在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性增强。(3)甲烷菌是细菌，属于原核生物，因此它的繁殖方式是二分裂。它的遗传物质主要存在于拟核DNA中，变异的来源是基因突变。(4)从图中分析可看出该生态工程设计主要运用了物质循环再生原理、整体性原理。建立以沼气为纽带的农业生态系统的目的是充分调整能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分。沼气池中的臭味主要来自于氨，氨经硝化细菌的硝化作用形成硝酸盐可被植物吸收利用。【答案答案】(1)异养型自养型生产者(2)在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性增强(3)二分裂基因突变拟核DNA否甲烷菌是原核生物，主要进行无性繁殖(4)物质循环再生原理、整体性原理各营养级使能量流向对人类最有益的部分硝化细菌硝化硝酸盐